采摘和分拣是传统果蔬生产中最耗时耗力的环节,因为人口老龄化加剧和劳动力不断转移,农业劳动力供给减少,机械化生产成为了农业领域的发展趋势。由于果蔬采摘和果蔬分拣的工作需求、工作环境的差异,单个抓取末端执行器难以同时适用于果蔬采摘和果蔬分拣。现有的果蔬机械化生产过程由采摘机器人将果蔬从植株上分离,再用分拣机器人分拣果蔬。目前番茄抓取主要存在的问题包括:（1）番茄采摘时,面临从果实簇中分离目标番茄的挑战;（2）番茄分拣时,面临缺少低成本化、个性化的末端执行器设计方案。本文基于番茄的物理特性,针对番茄采摘和番茄分拣存在的问题,分别设计出番茄采摘末端执行器和番茄分拣末端执行器以完成番茄采摘、分拣抓取场景的全覆盖,该设计能够为农业果蔬抓取机器人执行机构的选配提供参考。本文的主要工作如下:（1）番茄的物理特性研究。测试了番茄的几何尺寸、质量、摩擦特性、番茄果肉的力学特性和番茄果柄的力学特性,以此作为番茄抓取末端执行器设计的理论依据。测试表明,番茄底面的抗压能力最强,其他不同部位、横径、重量与番茄的破裂力没有显著性关系,番茄的最大无损夹持力为15.95 N,最大果柄断裂力为8.62 N。（2）番茄抓取末端执行器的方案设计。针对现有的番茄采摘末端执行器易受番茄簇中非目标果实干扰的问题,提出一种采用包覆采摘策略的用于番茄采摘的欠驱动末端执行器设计方案,该末端执行器能够自适应包覆抓取目标番茄,并将非目标番茄分离在外侧;针对番茄娇嫩、易受损的特点,提出一种具有自适应性的用于番茄分拣的流体弹性驱动末端执行器设计方案。（3）番茄抓取末端执行器的详细设计、仿真与制作。基于提出的采摘末端执行器的设计方案,通过运动学分析、力学分析求解采摘末端执行器的关键部件尺寸并验证性能,搭建控制系统并制作番茄采摘末端执行器样机;基于提出的分拣末端执行器的设计方案,用Ansys Workbench对分拣末端执行器的柔性手指进行有限元仿真,从径向和轴向两个方面分析柔性手指的弯曲性能和夹持性能,根据柔性手指径向和轴向的仿真结果以驱动成本和制作成本作为优化目标设计出低成本、个性化的分拣末端执行器,搭建控制系统并制作出分拣末端执行器样机。（4）番茄抓取末端执行器的性能测试。对采摘末端执行器的采摘试验表明,该末端执行器的总采摘、总无损采摘抓取成功率分别为92.5%、85%,采摘过程未受到非目标果实的干扰;对分拣末端执行器进行弯曲试验、静态夹持试验和动态分拣试验,结果表明柔性手指的有限元仿真误差不高于3%,由三个四腔室手指组成的番茄分拣末端执行器能够在静态环境下以低于优化气压31.645 k Pa的驱动气压无损夹持番茄,并且能在32 k Pa的驱动气压下无损分拣番茄,分拣抓取成功率为100%。